Phénomènes significatifs pour l aéronautique: Orages et convection profonde

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1 Phénomènes significatifs pour l aéronautique: Orages et convection profonde TREND Impact des situations orageuses sur les opérations aériennes.

2 Sommaire Phénomènes significatifs associés à la convection et aux orages: 1. Turbulence 2. Cisaillement du vent 3. Givrage 4. Visibilité réduite 5. Foudre 6. Grêle 7. Tornades / Trombes 8. Fortes précipitations 9. Ingestion d eau 10. Problèmes altimétriques Phénomènes significatifs au décollage / atterrissage, en vol, au sol 2

3 Turbulence Réactions verticales, vitesse et accélérations Front de rafales associé au courant horizontal sortant de la base d un cumulonimbus / cisaillement du vent 3

4 Turbulence Courants ascendants et descendants au voisinage des nuages convectifs Partie avant et limite supérieure du front de rafales : Forts cisaillements du vent horizontaux et verticaux Nuages en entonnoir (par exemple les tornades) Extension verticale des ascendances au sein d un nuage 4

5 Mouvements verticaux à proximité des nuages convectifs Réactions des aéronefs aux mouvements verticaux 5

6 Croisière au-dessus des cumulonimbus vol turbulent vol calme vol calme parfois des pileus observation radar Ascendance «éruptive» 6

7 Turbulence associée aux gros cumulus sommets émergents courant surmontant courant contournant enclume onde au vent sous le vent déplacement courant contournant 7

8 Turbulence associée avec un courant descendant déplacement de la tempêtet courant entrant courant sortant nuage en coquille courant entrant nuage en rouleau turbulence modérée à sévère front de rafale 8

9 Cisaillement du vent: cisaillement de la composante horizontale cisaillement directionnel Cccisaillement de vitesse et directionnel cisaillement de vitesse 9

10 Cisaillement du vent de basses couches Courant sortant du cumulonimbus: Associé à un cisaillement du vent de basses couches Capable de perturber le vol d un avion, parfois de manière catastrophique 10

11 Schéma d une rafale descendante (downburst) impact initial stade d étalement 11

12 Cisaillement du vent associé à une rafale descendante: Effets au décollage et à l atterrissage forte rafale descendante augmentation du vent arrière augmentation du vent de face vent fort vent fort forte rafale descendante augmentation du vent de face augmentation du vent arrière vent fort vent fort 12

13 Le givrage dans les orages Méchanismes: Les forts courants ascendants du cumulonimbus supportent de grosses gouttes d eau liquide surfondue L eau surfondue se congèle à l impact sur un aéronef 13

14 Conditions givrantes générales sommet du nuage Il y abondance de larges gouttelletes surfondues dans un cumulonimbus entre 0º C et -20º C cristaux de glace seuls pas de givrage cristaux de glace et gouttellettes liquides surfondues faible risque givrage blanc givrage blanc et mixte givrage transparent fort risque gouttellettes d eau seules pas de givrage cristaux de glace gouttellettes d eau base du nuage 14

15 Effets du givrage sur l aéronef L accumulation de glace peut réduire les performances des aéronefs: Augmente la vitesse de décrochage Modifie ou détruit l écoulement aérodynamique Augmente la traînée Diminue la portance Est à l origine de pannes moteur Peut causer des vibrations des hélices Dans les turboréacteurs, endommage les fans Interfère avec: Les gouvernes et le train d atterrissage Les indications instrumentales (ex vitesses horizontale et verticale, altitude) Les systèmes de communication Réduit la visibilité 15

16 Intensité du givrage Traces La glace est perceptible pas trop de risques sauf si le temps d exposition est important Léger L accrétion peu causer des problèmes si le vol se prolonge Modéré De courtes périodes d exposition sont déjà significatives Sévère De courtes périodes d exposition sont significatives et impliquent un changement de capoudeniveau 16

17 Réductions de visibilité Méchanismes: visibilité horizontale Suite aux précipitations Averses de pluie, de neige et de grêle visibilité verticale Suite à un nuage obscurcissant Cumulonimbus, Stratus, etc. 17

18 Foudre Une décharge éléctrique de haute intensité causée par un orage Entre nuages Au sein du nuage (~ 50 % de tous les cas) Nuage sol: impact également important au sol sur les hommes et les constructions Généralement, la fréquence des impacts est d autant plus grande : Que l orage est fort Il est très difficile de prévoir en lieu et en heure les impacts de foudre 18

19 La foudre 19

20 La foudre: Dommages aux Dommages directs aéronefs Percement du fuselage Combustion, fusion ou déformation de certaines parties de l aéronef Dommages indirects Dommages temporaires ou permanents sur l avionique Incendies sur le système carburant Aveuglement temporaire du pilote 20

21 Les effets du givrage sur l aéronef Article dans le magazine australien Flight Safety : Bolt from the Blue 21

22 Les dégats dus à la grêle La grêle peut infliger des dégats très importants aux aéronefs en vol et au sol La grêle est surtout un phénomène des latitudes moyennes Dans le cas d un orage intense: Les courants ascendants sont violents Les grêlons sont supendus et circulent de haut en bas à l intérieur du nuage avant de tomber Ils acquièrent de la masse en collectant les gouttelettes d eau surfondues et les particules de glace 22

23 Les nuages en entonnoir: Tornades/trombes Tornades et trombes se manifestent habituellement par un nuage en entonnoir Les vents de tornade sont particulièrement destructeurs-les plus violents phénomènes météorologiques Peuvent infliger des dommages structuraux à un avion La formation de la tornade dépend du cisaillement du vent dans l environnement de la tornade 23

24 Les fortes précipitations Les précipitations associées aux orages peuvent être extrêmes Les fortes précipitations peuvent: Réduire la visibilité en vol et au sol Feu St Elme Les précipitations, particulièrement à proximité des orages, peuvent contribuer à charger électriquement l aéronef Ce qui peut interférer avec les transmissions radio Générer du bruit, particulièrement dans les basses fréquences Pistes inondées réduisent les capacités de freinage et la conduite au sol Inondation du terrain, abords marécageux 24

25 Ingestion d eau S il y a sufisamment d eau dans l atmosphère du cumulonimbus Les réacteurs peuvent ingérer plus d eau que les normes de certification Ce qui peut conduire à l arrêt du moteur Il n y a pas de procédure opérationnelle de secours reconnue 25

26 Effets sur l altimétrie La pression change en réponse aux violents courants descendants Ces changements de pression sont très rapides A l approche de la tempête, le plus souvent, la pression diminue constamment Puis la pression augmente rapidement Avec l arrivée du front de rafales et du courant descendant froid accompagné de fortes précipitations La pression revient à la valeur synoptique quand la tempête s éloigne Durée totale du cycle = 10 à 15 minutes Ce faisant, l erreur altimétrique peut-être de l ordre de 100 pieds 26

27 Décollage / Atterrissage Phénomènes significatifs orageux Statistiquement, la phase la plus sensible d un vol est le décollage ou l atterrissage Turbulence Cisaillement du vent Visibilité réduite: Visibilité verticale, due au nuage (Cb, St, etc) Visibilité horizontale, due aux précipitations (SHRA, SHGR, SHSN) La foudre La grêle Les tornades et trombes Les fortes précipitations L ingestion d eau par les moteurs 27

28 Les descendances interfèrent avec les décollages et atterrissages Décollage, de la droite vers la gauche forte descendance le vent arrière augmente le vent de face augmente vent fort vent fort le vent de face augmente Atterrissage, de la gauche vers la droite forte descendance le vent arrière augmente vent fort vent fort 28

29 Phénomènes significatifs orageux en vol Turbulence Cisaillement du vent Givrage Visibilité réduite: Visibilité verticale, due au nuage (Cb, St, etc) Visibilité horizontale, due aux précipitations (SHRA, SHGR, SHSN) Foudre Grêle Tornades et trombes Ingestion d eau par les moteurs 29

30 Phénomènes orageux significatifs au sol Turbulence / Rafales / vents forts Foudre Grêle Tornades et trombes Fortes précipitations 30

31 De fortes rafales de vent ont entrainé la collision de ces deux avions au sol 31

32 Résumé Les orages sont des phénomènes qui représentent un milieu hostile au vol Les pilotes doivent les éviter La prévision des orages en lieu et en heure est d une grande utilité pour l activité aéronautique 32

33 Ces présentations se poursuivent par Observations satellite et radar des orages 33